JP2014204793A - Body support tracking device - Google Patents
Body support tracking device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014204793A JP2014204793A JP2013083073A JP2013083073A JP2014204793A JP 2014204793 A JP2014204793 A JP 2014204793A JP 2013083073 A JP2013083073 A JP 2013083073A JP 2013083073 A JP2013083073 A JP 2013083073A JP 2014204793 A JP2014204793 A JP 2014204793A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- arm
- mode
- mounting
- placement
- fixing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 29
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 5
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 2
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 29
- 230000008569 process Effects 0.000 description 28
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 6
- 125000002066 L-histidyl group Chemical group [H]N1C([H])=NC(C([H])([H])[C@](C(=O)[*])([H])N([H])[H])=C1[H] 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 230000000994 depressogenic effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 238000013404 process transfer Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 1
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/60—Supports for surgeons, e.g. chairs or hand supports
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16M—FRAMES, CASINGS OR BEDS OF ENGINES, MACHINES OR APPARATUS, NOT SPECIFIC TO ENGINES, MACHINES OR APPARATUS PROVIDED FOR ELSEWHERE; STANDS; SUPPORTS
- F16M11/00—Stands or trestles as supports for apparatus or articles placed thereon ; Stands for scientific apparatus such as gravitational force meters
- F16M11/02—Heads
- F16M11/04—Means for attachment of apparatus; Means allowing adjustment of the apparatus relatively to the stand
- F16M11/043—Allowing translations
- F16M11/046—Allowing translations adapted to upward-downward translation movement
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16M—FRAMES, CASINGS OR BEDS OF ENGINES, MACHINES OR APPARATUS, NOT SPECIFIC TO ENGINES, MACHINES OR APPARATUS PROVIDED FOR ELSEWHERE; STANDS; SUPPORTS
- F16M11/00—Stands or trestles as supports for apparatus or articles placed thereon ; Stands for scientific apparatus such as gravitational force meters
- F16M11/02—Heads
- F16M11/04—Means for attachment of apparatus; Means allowing adjustment of the apparatus relatively to the stand
- F16M11/06—Means for attachment of apparatus; Means allowing adjustment of the apparatus relatively to the stand allowing pivoting
- F16M11/12—Means for attachment of apparatus; Means allowing adjustment of the apparatus relatively to the stand allowing pivoting in more than one direction
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/50—Supports for surgical instruments, e.g. articulated arms
- A61B2090/508—Supports for surgical instruments, e.g. articulated arms with releasable brake mechanisms
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16M—FRAMES, CASINGS OR BEDS OF ENGINES, MACHINES OR APPARATUS, NOT SPECIFIC TO ENGINES, MACHINES OR APPARATUS PROVIDED FOR ELSEWHERE; STANDS; SUPPORTS
- F16M11/00—Stands or trestles as supports for apparatus or articles placed thereon ; Stands for scientific apparatus such as gravitational force meters
- F16M11/02—Heads
- F16M11/04—Means for attachment of apparatus; Means allowing adjustment of the apparatus relatively to the stand
- F16M11/06—Means for attachment of apparatus; Means allowing adjustment of the apparatus relatively to the stand allowing pivoting
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16M—FRAMES, CASINGS OR BEDS OF ENGINES, MACHINES OR APPARATUS, NOT SPECIFIC TO ENGINES, MACHINES OR APPARATUS PROVIDED FOR ELSEWHERE; STANDS; SUPPORTS
- F16M11/00—Stands or trestles as supports for apparatus or articles placed thereon ; Stands for scientific apparatus such as gravitational force meters
- F16M11/20—Undercarriages with or without wheels
- F16M11/2007—Undercarriages with or without wheels comprising means allowing pivoting adjustment
- F16M11/2014—Undercarriages with or without wheels comprising means allowing pivoting adjustment around a vertical axis
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16M—FRAMES, CASINGS OR BEDS OF ENGINES, MACHINES OR APPARATUS, NOT SPECIFIC TO ENGINES, MACHINES OR APPARATUS PROVIDED FOR ELSEWHERE; STANDS; SUPPORTS
- F16M11/00—Stands or trestles as supports for apparatus or articles placed thereon ; Stands for scientific apparatus such as gravitational force meters
- F16M11/20—Undercarriages with or without wheels
- F16M11/24—Undercarriages with or without wheels changeable in height or length of legs, also for transport only, e.g. by means of tubes screwed into each other
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16M—FRAMES, CASINGS OR BEDS OF ENGINES, MACHINES OR APPARATUS, NOT SPECIFIC TO ENGINES, MACHINES OR APPARATUS PROVIDED FOR ELSEWHERE; STANDS; SUPPORTS
- F16M2200/00—Details of stands or supports
- F16M2200/02—Locking means
- F16M2200/021—Locking means for rotational movement
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16M—FRAMES, CASINGS OR BEDS OF ENGINES, MACHINES OR APPARATUS, NOT SPECIFIC TO ENGINES, MACHINES OR APPARATUS PROVIDED FOR ELSEWHERE; STANDS; SUPPORTS
- F16M2200/00—Details of stands or supports
- F16M2200/04—Balancing means
- F16M2200/041—Balancing means for balancing rotational movement of the head
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Surgery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Dentistry (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Accommodation For Nursing Or Treatment Tables (AREA)
Abstract
Description
本発明は、作業者の身体部分を支持する身体支持追従装置に関し、詳しくは、前記身体部分が載置される載置部が当該身体部分に追従移動する動作モードと前記載置部の移動を制限する動作モードとを備えた身体支持追従装置に関する。 The present invention relates to a body support follower that supports a body part of an operator, and more specifically, an operation mode in which a placement part on which the body part is placed moves following the body part, and movement of the placement part. The present invention relates to a body support follower having an operation mode to be restricted.
脳神経外科手術等のように緻密な手作業を要求される作業では、作業者の腕を支持する身体支持追従装置が用いられることがある。このような身体支持追従装置では、作業者が腕を動かしたいときには、腕を支持する支持部が当該腕に追従移動し、作業者が腕を固定したいときには、前記支持部が固定される必要がある。そこで、可動の関節式保持アーム先端に設けられた支持部にベルト部材を介して腕を固定することで、医師の腕に支持部を追従移動させ、フットスイッチの操作時には前記関節式保持アームの移動を禁止して支持部を固定することが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 In work requiring precise manual work such as neurosurgery, a body support follow-up device that supports an operator's arm may be used. In such a body support follow-up device, when the operator wants to move the arm, the support portion that supports the arm moves following the arm, and when the operator wants to fix the arm, the support portion needs to be fixed. is there. Therefore, the arm is fixed to the support portion provided at the distal end of the movable articulated holding arm via a belt member so that the support portion follows the doctor's arm. It has been proposed to fix the support portion while prohibiting movement (see, for example, Patent Document 1).
ところが、特許文献1記載の装置では、ピンセット等の器具を作業台等に一旦置くために腕を支持部から外す際、いちいちベルト部材を外す必要があり、操作性が悪い。これに対して、腕台(特許文献1の支持部に相当)を支持する多関節アームに、腕台を上方に付勢する力を付与しておくことで、腕台を腕の下方から圧接してその腕に追従移動させることも提案されている(例えば、特許文献2参照。)。この場合、多関節アームの移動を禁止して腕台を固定すれば、その腕台に腕を載置して手術を行うことも、腕を腕台から外すことも容易に行える。
However, in the apparatus described in
しかしながら、特許文献2の装置では、腕台を腕に追従移動させる際、医師の腕は腕台によって常時上向きに押圧されることになり、腕を下方へ動かす際にはその押圧力に抗して動かす必要があるなど、その押圧力が円滑な手術の妨げとなる場合がある。また、特許文献2では、腕から腕台に加わる力を検出して、ブレーキによる制動を解除することも提案されているが、その解除直後に医師の腕が腕台によって急に押圧されるのを抑制する必要がある。
However, in the apparatus of
そこで、本願出願人は、ブレーキ及びバランス機構を備えた支持部により移動可能に支持された載置部(特許文献1の支持部に相当)に、医師の腕を固定する固定部を設け、動作モードを次のように切り替えることを提案している(特願2012−158125号)。この出願では、動作モードがフリーモードに切り替えられると、固定部により載置部に腕が固定され、かつ、ブレーキによる載置部の移動の制限が解除される。このため、腕にそれ程力を加えなくても、載置部は腕に追従移動する。一方、制限モードでは、固定部による腕の固定が解除され、かつ、前記ブレーキにより載置部の移動が制限される。このため、腕を動かしたり載置部から離したりしても、載置部の位置は保持される。 Therefore, the applicant of the present application is provided with a fixing portion for fixing a doctor's arm on a mounting portion (corresponding to the supporting portion in Patent Document 1) supported movably by a supporting portion having a brake and balance mechanism. It is proposed to switch the mode as follows (Japanese Patent Application No. 2012-158125). In this application, when the operation mode is switched to the free mode, the arm is fixed to the mounting portion by the fixing portion, and the restriction on the movement of the mounting portion by the brake is released. For this reason, even if it does not apply so much force to the arm, the mounting portion moves following the arm. On the other hand, in the restriction mode, the fixation of the arm by the fixing part is released, and the movement of the placement part is restricted by the brake. For this reason, even if an arm is moved or it leaves | separates from a mounting part, the position of a mounting part is hold | maintained.
ところが、前記出願の技術では、動作モードを制限モードとした場合、腕等の身体部分は載置部から離すことも含めて自由に動かせるようになるが、載置部に載せたままで身体部分を少しだけ動かしたいときの動かし易さについては更なる改善の余地があった。また、特許文献2には、パウダブレーキ等を制御して腕台を少しずつ移動させる微動モードを備えることも提案されているが、その場合、必要なアクチュエータやセンサが増大し、装置の構成及び制御が複雑化する。
However, in the technique of the application, when the operation mode is the restriction mode, the body part such as the arm can be freely moved including the separation from the placement part, but the body part remains on the placement part. There was room for further improvement in the ease of movement when we wanted to move a little. Further,
そこで、本発明は、載置部への身体部分の固定が解除され、かつ、載置部の移動が制限される制限モードを備えた身体支持追従装置において、簡単な構成によって、制限モード時に載置部上で身体部分を円滑に動かせるようにすることを目的としてなされた。 Therefore, the present invention provides a body support follow-up device having a restriction mode in which the body part is fixed to the placement part and the movement of the placement part is restricted. The purpose was to allow the body part to move smoothly on the table.
前記目的を達するためになされた本発明の身体支持追従装置では、載置部の被載置面には、身体部分に装着された装具の載置面が載置され、固定部は、被載置面を載置面に固定する。載置部は、少なくとも1つの関節を有してその関節で屈曲する支持部により、移動可能に支持されており、固定部による前記固定がなされることで、当該載置部は、支持部から加わる抵抗に抗して身体部分及び装具の移動に追従移動される。ブレーキは、前記支持部の少なくとも1つの前記関節における屈曲を抑制することにより、前記載置部の移動を制限する。また、固定部による前記固定は、切替手段による次のようなモード切替によって解除されるので、身体部分及び装具の載置部からの着脱も容易に行うことができる。 In the body support follow-up device of the present invention made to achieve the above object, the placement surface of the orthosis attached to the body part is placed on the placement surface of the placement portion, and the fixing portion is placed on the placement surface. Fix the mounting surface to the mounting surface. The placement unit is supported by a support unit that has at least one joint and bends at the joint so that the placement unit can be moved. The body is moved following the movement of the body part and the brace against the applied resistance. The brake limits the movement of the mounting portion by suppressing the bending of at least one of the joints of the support portion. In addition, since the fixing by the fixing unit is released by the following mode switching by the switching unit, the body part and the appliance can be easily detached from the mounting unit.
すなわち、切替手段が動作モードをフリーモードに切り替えると、前記固定部による前記固定がなされ、かつ、前記ブレーキによる前記載置部の移動の制限が解除される。このため、身体部分にそれ程力を加えなくても、載置部は身体部分及び装具に追従移動する。 That is, when the switching unit switches the operation mode to the free mode, the fixing by the fixing unit is performed, and the restriction on the movement of the mounting unit by the brake is released. For this reason, even if it does not apply so much force to the body part, the placing part moves following the body part and the appliance.
一方、切替手段が、動作モードを制限モードに切り替えると、前記固定部による前記固定が解除され、かつ、前記ブレーキにより前記載置部の移動が制限される。このため、作業者は、載置部に身体部分及び装具を載置して動かしながら作業を行うことも、身体部分及び装具を載置部から外すことも、容易に行うことができる。また、このとき、前記被載置面と前記載置面との間には軟質の薄膜が配設されているので、被載置面と載置面との間に作用する摺動抵抗が低減される。すなわち、硬質の被載置面と、硬質の載置面との間に、剪断強度の小さい軟質の薄膜が配設されるため、被載置面と載置面との間の摩擦係数が低下して、載置部上で身体部分及び装具を少しだけ動かす場合でもそれらを円滑に動かすことができる。また、このような腕及び装具の載置部上での移動は、アクチュエータやセンサを利用した制御を介さずになされるので、装置の構成や制御が複雑化されるのを抑制することができる。 On the other hand, when the switching means switches the operation mode to the restriction mode, the fixation by the fixing part is released, and the movement of the mounting part is restricted by the brake. For this reason, the operator can easily perform work while placing and moving the body part and the appliance on the placement unit, and removing the body part and the appliance from the placement unit. At this time, since a soft thin film is disposed between the mounting surface and the mounting surface, the sliding resistance acting between the mounting surface and the mounting surface is reduced. Is done. That is, since a soft thin film having a low shear strength is disposed between the hard mounting surface and the hard mounting surface, the friction coefficient between the mounting surface and the mounting surface is reduced. Thus, even when the body part and the brace are moved a little on the placement part, they can be moved smoothly. In addition, since the movement of the arm and the brace on the placement unit is not performed through control using an actuator or a sensor, it is possible to prevent the configuration and control of the apparatus from being complicated. .
なお、前記載置部は、前記装具の載置面を前記被載置面に誘導する傾斜面を有していてもよい。その場合、身体部分を載置部に配設するときも、載置面が傾斜面を滑って被載置面上に誘い込まれ、操作性が一層向上する。 In addition, the said mounting part may have the inclined surface which guide | induces the mounting surface of the said appliance to the said mounting surface. In that case, also when arrange | positioning a body part in a mounting part, a mounting surface slips on an inclined surface and is drawn on a mounting surface, and operativity improves further.
また、本発明において、前記固定部は、電磁石を備え、前記装具の前記載置面には、磁性体が取り付けられ、前記薄膜は非磁性の薄膜であってもよい。その場合、電磁石が消磁されて前記固定が解除されたとき、載置面に取り付けられた磁性体に作用する残留磁束を非磁性の薄膜が低減して応答性を向上させるので、身体部分及び装具を一層円滑に動かすことができる。 Moreover, in this invention, the said fixing | fixed part may be equipped with an electromagnet, a magnetic body may be attached to the mounting surface of the said brace, and the said thin film may be a nonmagnetic thin film. In that case, when the electromagnet is demagnetized and the fixation is released, the nonmagnetic thin film reduces the residual magnetic flux acting on the magnetic body attached to the mounting surface, thereby improving the responsiveness. Can be moved more smoothly.
[第1実施形態(装置の構成)]
次に本発明の実施形態を図面と共に説明する。なお、以下に示す各実施形態では、手術を行う作業者としての医師の、身体部分としての腕A(図3参照)を支持する装置について説明するが、本発明の身体支持追従装置は精密機械の製造作業などにも応用可能で、腕Aの他、手、指、足、顎等を支持してもよい。
[First Embodiment (Configuration of Apparatus)]
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, a device for supporting an arm A (see FIG. 3) as a body part of a doctor as a worker performing an operation will be described. However, the body support follower of the present invention is a precision machine. In addition to the arm A, hands, fingers, feet, jaws, etc. may be supported.
図1に模式的に示し、図2(A)に外観を示すように、本発明が適用された第1実施形態の身体支持追従装置1は、多関節アーム3と、その多関節アーム3の先端に取り付けられた末端アーム5と、それらを制御するモード判定コンピュータ7とを備えている。多関節アーム3は、末端アーム5に作用する外力に応じて末端アーム5を移動可能に支持する移動機構であって、5つの関節31,32,33,34,35を有して5自由度に構成されている。なお、関節31〜35はいずれも回転関節である。
As schematically shown in FIG. 1 and shown in appearance in FIG. 2 (A), the body support follow-up
多関節アーム3は、手術室の床Fに固定された支持部41を備え、その支持部41によって次のように全体が支持されている。すなわち、支持部41の上端には、関節31を介して肩部42が鉛直軸回りに回転可能に接続されている。また、関節31には、その関節31における支持部41と肩部42との回転を抑制する電磁ブレーキからなるブレーキ31Aが設けられている。
The
なお、図2(A)に示すように、支持部41はキャスタ41Aによって床Fの上を容易に移動可能に構成されている。このキャスタ41Aには、周知のストッパ(図示省略)が設けられ、支持部41は床Fの上の所望の位置に固定的に配置可能となっている。
As shown in FIG. 2A, the
図1に示すように、肩部42の上端には、関節32を介して第1腕部43の一端が水平軸回りに揺動可能に接続されている。なお、第1腕部43は、2本の棒材の両端が上下方向に一定間隔に維持された平行リンク機構として構成され、上側の棒材の一端が関節32に接続されている。第1腕部43の他端には、同様の平行リンク機構として構成された第2腕部44の一端が、関節33を介して水平軸回りに揺動可能に接続されている。第2腕部44の他端には、水平軸回りに回転可能な関節34とその関節34とは回転軸が直交する関節35とを介して、末端アーム5が接続されている。
As shown in FIG. 1, one end of the
また、関節32,33にも、関節31と同様に、ブレーキ32A,33Aが設けられている。更に、関節33と第1腕部43,第2腕部44との間には、バネ46,47が設けられ、第1腕部43は関節32を突き抜けて延びていてその部分にカウンタウェイト48が設けられている。このバネ46,47とカウンタウェイト48とは、末端アーム5に医師の腕Aが載置されたとき、末端アーム5及び多関節アーム3に加わる力のバランスを取るものである。
Similarly to the joint 31, the
すなわち、バネ46,47とカウンタウェイト48とから加わる付勢力が、後述の電磁石52(図3参照)を含めた末端アーム5の自重、腕Aの自重、後述の装具55の自重、及び、多関節アーム3の自重と釣り合うことにより、末端アーム5が支持される。なお、前記付勢力は前記各自重等と完全に釣り合うのが理想であるが、医師の手が患者の患部の上方から作業を行うことを考慮して、安全方向である上方へ、末端アーム5を極めて弱い力で付勢するように設定されている。また、カウンタウェイト48のみでバランスが取れる場合は、バネ46,47は省略してもよい。
That is, the urging force applied from the
次に、図3(A)に示すように、装具55は、腕Aに巻き付けられる一対のバンド56と、各バンド56に取り付けられた磁性体57とから構成されている。なお、磁性体57は、各バンド56に直接固定された一対の円板状部分57Bとその一対の円板状部分57Bを連結する棒状部分57Cとを有し、腕Aとは反対側の載置面57Aが同一平面上に配設されるように構成されている(図3(B)参照)。また、装具55は、腕Aに、その腕Aを前方に伸ばしたときに磁性体57が下方に配設されるように装着される。
Next, as shown in FIG. 3A, the
末端アーム5は、図2(B),図3(B)に示すように、装具55が装着された腕Aが載置されるアームフォルダ51と、そのアームフォルダ51の下方に取り付けられた電磁石52とを備えている。なお、図2(B)に示すように、電磁石52は磁性体57の各円板状部分57Bと対向可能に一対設けられている。アームフォルダ51は、医師から見て電磁石52を左右から挟む位置に傾斜面51Aを有しており、この傾斜面51Aは、図3(B)に示すように電磁石52の上方に配設された被載置面51Bへ装具55の載置面57Aを誘い込むように傾斜した形状となっている。また、被載置面51Bの上には、被載置面51Bと載置面57Aとの摺動抵抗を低減する軟質プラスチック薄膜61が配設されている。なお、軟質プラスチック薄膜61には滅菌処理が施されている。
As shown in FIGS. 2 (B) and 3 (B), the
このため、アームフォルダ51に医師が腕Aを載置して被載置面51Bに載置面57Aが対向した状態で電磁石52が励磁されると、末端アーム5は腕Aに固定され、腕Aの上下左右前後各種方向の移動に追従して、多関節アーム3を変形させながら移動する。また、電磁石52が非励磁となると、医師は腕Aを自由に動かすことができる。特に、被載置面51Bに載置面57Aが対向したままの状態で医師が腕Aを前後に滑らせるときには、軟質プラスチック薄膜61が摺動抵抗を低減させ、磁性体57に作用する残留磁束も低減させる。
For this reason, when the
モード判定コンピュータ7は、電源78に接続された駆動回路79を制御することにより、電磁石52の励磁/非励磁を切り替えている。なお、モード判定コンピュータ7は、図2(A)に示す支持部41の内部に収納されている。更に、図1,図2(A)に示すように、支持部41に内蔵されたモード判定コンピュータ7には、足踏み式のモード切替ボタン91が接続されている。
The mode determination computer 7 switches the excitation / non-excitation of the
[第1実施形態(処理及び効果)]
次に、図1に示すように、モード判定コンピュータ7は、CPU71,ROM72,RAM73を備えた電子制御回路を内蔵し、身体支持追従装置1の電源が投入されると、ROM72に記憶されたプログラムに基づいてCPU71が次のような処理を実行する。以下、モード判定コンピュータ7で実行される処理について、図4のフローチャートを用いて説明する。
[First Embodiment (Processing and Effects)]
Next, as shown in FIG. 1, the mode determination computer 7 includes an electronic control circuit including a
図4に示すように、この処理では、先ず、S0(Sはステップを表す:以下同様)にて、モード切替ボタン91が操作中であるか否か(すなわち踏まれているか否か)が判断される。モード切替ボタン91が操作中の場合は(S0:Y)、S3にて動作モードがフリーモードに設定されて、処理は前述のS0へ移行する。
As shown in FIG. 4, in this process, first, in S0 (S represents a step: the same applies hereinafter), it is determined whether or not the
このフリーモードは、医師が末端アーム5を腕Aに追従移動させようとしている状態を想定しており、各関節31,32,33のブレーキ31A,32A,33Aによる制動が解除される(以下、各軸ブレーキOFFともいう)と共に、電磁石52が励磁(以下、磁力ONともいう)される。このフリーモードでは、各軸ブレーキがOFFにされ、磁力がONにされているため、医師が腕Aを動かせば末端アーム5は腕Aに追従移動する。しかも、前述のように末端アーム5から腕Aに加わる力は極めて小さく、ブレーキ31A,32A,33Aの摺動抵抗も小さいので、医師は腕Aにそれ程力を加えなくてもその腕Aに末端アーム5を追従移動させることができる。
In this free mode, it is assumed that the doctor is trying to move the
一方、モード切替ボタン91が操作中でない場合は(S0:N)、S5にて動作モードがロックモードに設定されて、処理は前述のS0へ移行する。このロックモードは、医師が末端アーム5の位置を固定し、その末端アーム5の上に腕Aを載置して手術をしようとしている状態を想定しており、各関節31,32,33がブレーキ31A,32A,33Aにより制動される(各軸ブレーキON)と共に、電磁石52が非励磁(磁力OFF)とされる。このロックモードでは、各軸ブレーキがONにされているため、末端アーム5から医師が腕Aを外しても、末端アーム5の位置は固定されている。但し、関節34,35にはブレーキがないため、末端アーム5の角度は自由に調整することができる。また、磁力がOFFとされることにより、医師は末端アーム5の上で腕Aを含む手を拘束されることなく、微細な手術を行うことができる。
On the other hand, when the
以上の処理をモード判定コンピュータ7が実行することにより、身体支持追従装置1の動作モードは次のように遷移する。すなわち、図5に示すように、モード切替ボタン91が踏まれると(S0:Y)、そのモード切替ボタン91が踏まれている間だけ、動作モードがフリーモードに設定される。このフリーモードでは、各軸ブレーキがOFFで磁力がONである(S3)。そして、モード切替ボタン91から足が離れると(S0:N)、動作モードはロックモードに設定される(S5)。ロックモードでは、各軸ブレーキがONで磁力がOFFである。
When the mode determination computer 7 executes the above processing, the operation mode of the
このため、医師は、末端アーム5のアームフォルダ51に腕A及び装具55を載置して動かしながら作業を行うことも、腕A及び装具55を末端アーム5から外すことも、容易に行うことができる。従って、医師は、モード切替ボタン91を踏んで動作モードをフリーモードに設定した状態で末端アーム5を所望の位置へ移動させ、モード切替ボタン91から足を離して末端アーム5の位置を固定して微細な手術を行うことができる。
For this reason, the doctor can easily perform the work while placing the arm A and the
また、アームフォルダ51の被載置面51Bと磁性体57の載置面57Aとの間には軟質プラスチック薄膜61が配設されているので、被載置面51Bと載置面57Aとの間に作用する摺動抵抗が低減される。すなわち、硬質の被載置面51Bと、硬質の載置面57Aとの間に、剪断強度の小さい軟質プラスチック薄膜61が配設されるため、被載置面51Bと載置面57Aとの間の摩擦係数が低下する。このため、医師は、アームフォルダ51上で腕A及び装具55を少しだけ動かしたい場合でも、それらを円滑に動かすことができる。特に、顕微鏡を用いた手術では、腕Aを少し動かしても術野内では大きな動きとなるので、このように腕Aの位置を微調整できる効果が一層顕著になる。
Further, since the soft plastic
しかも、軟質プラスチック薄膜61は非磁性の薄膜であるため、電磁石52と磁性体57との間に微小磁気ギャップを形成する。このため、電磁石52が消磁されたとき、磁性体57に作用する残留磁束が軟質プラスチック薄膜61によって低減されて応答性が向上し、腕A及び装具55を一層円滑に動かすことができる。
Moreover, since the soft plastic
また、このような腕A及び装具55のアームフォルダ51上での移動は、アクチュエータやセンサを利用した制御を介さずになされるので、装置の構成や制御が複雑化されるのを抑制することができる。更に、アームフォルダ51は、電磁石52の上方に配設された被載置面51Bへ装具55の載置面57Aを誘い込む傾斜面51Aを有している。このため、医師が腕Aをアームフォルダ51に載せるときも、載置面57Aが傾斜面51Aを滑って被載置面51B上に誘い込まれ、操作性が一層向上する。
Further, since the movement of the arm A and the
なお、ロックモードで腕A及び装具55の位置を微調整した後、動作モードがフリーモードに変化すると、腕A及び装具55は微調整後の位置でアームフォルダ51に固定される。また、本実施形態では、前述のようにモード切替ボタン91の操作に応じて動作モードが切り替わる単純な制御を採用しているため、誤作動の心配が少なく、複雑な制御がないためモード判定コンピュータ7も小形化できる。
When the operation mode is changed to the free mode after finely adjusting the positions of the arm A and the
[第2実施形態]
なお、軟質の薄膜の構成は、前記以外にも、次のように種々の形態が考えられる。図6に示す第2本実施形態の身体支持追従装置101では、軟質プラスチック薄膜61が省略され、代わりに、多関節アーム3及び末端アーム5の全体が上方から滅菌ドレープ63によって覆われている。本実施形態では、軟質プラスチック薄膜61を特別に設ける必要がなく、従来から使用されている滅菌ドレープ63を軟質の薄膜として利用しているので、装置の構成を一層簡略化することができる。
[Second Embodiment]
In addition to the above, the configuration of the soft thin film may have various forms as follows. In the body support follow-up
[第3実施形態]
また、図7に外観を示す第3実施形態の身体支持追従装置201のように、モード切替ボタン91は省略されてもよい。この実施形態では、図8に模式的に示すように、次のようなセンサ類が設けられ、モード判定コンピュータ7はそのセンサ類の検出信号に基づいて自動的に動作モードを切り替える。すなわち、図8に示すように、関節31には、支持部41に対する肩部42の回転量を検出するエンコーダ31Bが設けられている。関節32,33にも、関節31と同様にエンコーダ32B,33Bが設けられている。末端アーム5は、力センサ45を介して関節35に接続されており、力センサ45は末端アーム5に加わる3軸方向の力と3軸回りのトルクとを検出している。
[Third Embodiment]
Moreover, the
モード判定コンピュータ7は、これらのセンサ類の検出信号に基づき、図9に示す処理を実行して、次のように動作モードを切り替える。図9に示すように、この処理では、先ず、S1にて、動作モードがウェイトモードに設定される。このウェイトモードは、腕Aが末端アーム5に載置されていない状態を想定しており、各関節31,32,33がブレーキ31A,32A,33Aにより制動される(各軸ブレーキON)と共に、電磁石52が非励磁(磁力OFF)とされる。従って、このウェイトモードでは、磁力がOFFにされているため、医師は、末端アーム5に腕Aを載置することも、末端アーム5から腕Aを外すことも容易に行うことができる。また、各軸ブレーキがONにされているため、末端アーム5から医師が腕Aを外しても、末端アーム5の位置は固定されている。
The mode determination computer 7 executes the processing shown in FIG. 9 based on the detection signals of these sensors, and switches the operation mode as follows. As shown in FIG. 9, in this process, first, in S1, the operation mode is set to the wait mode. This wait mode assumes a state in which the arm A is not placed on the
続くS2では、力センサ45からの検出信号に基づいて次のような判断がなされることにより、医師が末端アーム5を自身の腕Aに追従移動させようとしているか否かが判断される。
In subsequent S2, the following determination is made based on the detection signal from the
なお、医師が末端アーム5を積極的に腕Aに追従移動させようとしたとき、医師は、先ず、腕Aを自身の筋肉で支え、続いて腕Aを介して末端アーム5に力を加える。本処理の説明において、前者の段階で末端アーム5に加わる力のしきい値をF2とし、後者の段階で末端アーム5に加わる力のしきい値をF1とする。すなわち、医師が末端アーム5を腕Aに追従移動させようとしたとき、先ず、腕Aを自身の筋肉で支えるため、末端アーム5に上方から加わる力がF2(例えば1.0kgf)以下となる。そして、医師が末端アーム5に腕Aを介して積極的に力を加えて、その末端アーム5を追従移動させるときには、末端アーム5にはF1(例えば下方向へ追従させる際に腕Aの自重の目安となる1.5kgf:本処理の説明ではこの数値で説明。)以上の力が加わる。なお、本処理のために予め設定される前記F1,F2は、腕Aの自重≧F1>F2>0の関係を満たすのが望ましい。
When the doctor attempts to positively move the
そこで、S2では、末端アーム5(先端)に加わる力が1.5kgf(F1)以上、または、末端アーム5に加わるトルク(Ty)が前記F1に相当する10kgcm以上となった状態が、100ms継続したか否かが判断される。なお、前記トルクや継続時間も、前記F1と同様に本処理で一例として挙げている数値であり、種々の値に変更することができる(他の数値も同様)。前記状態が100ms継続していない場合は(S2:N)、処理はS2にて待機することによってS1にて設定されたウェイトモードに動作モードが維持される。一方、前記状態が100ms継続した場合は(S2:Y)、医師が末端アーム5を追従移動させようとしているので、処理はS3へ移行し、動作モードが第1実施形態と同様のフリーモードに設定される。
Therefore, in S2, the state where the force applied to the end arm 5 (tip) is 1.5 kgf (F1) or more, or the torque (Ty) applied to the
続くS4では、末端アーム5(先端)の速度が1mm/s以下の状態が100ms継続したか否かに基づいて、医師が腕Aを動かし終えて末端アーム5もその位置に固定しようとしているか否かが判断される。なお、末端アーム5の速度は、各エンコーダ31B,32B,33Bを介して検出される。前記状態が100ms継続していない場合は(S4:N)、処理はS4にて待機することによって、S3にて設定されたフリーモードに動作モードが維持される。一方、前記状態が100ms継続した場合は(S4:Y)、処理はS5へ移行し、動作モードが第1実施形態と同様のロックモードに設定される。
In subsequent S4, based on whether or not the state where the speed of the distal arm 5 (tip) is 1 mm / s or less has continued for 100 ms, whether or not the doctor has finished moving the arm A and is also trying to fix the
続くS6では、末端アーム5(先端)に加わる力が1.0kgf(F2)以下、または、末端アーム5に加わるトルクが前記F2に相当する5.0kgcm以下の状態が、200ms継続したか否かが判断される。前記状態が200ms継続していない場合は(S6:N)、処理はS6にて待機することによってS5にて設定されたロックモードに動作モードが維持される。一方、前記状態が200ms継続した場合は(S6:Y)、処理は前述のS1へ移行し、動作モードがウェイトモードに設定される。
In subsequent S6, whether or not the state where the force applied to the end arm 5 (tip) is 1.0 kgf (F2) or less or the torque applied to the
ここで、前述のように、末端アーム5に加わる力がF2以下となる状態は、医師が腕Aを動かそうとして自身の筋肉で腕Aを支えたことを示唆する状態であるが、医師が腕Aを末端アーム5から外そうとしたときも同様の状態となる。前者の場合は、その後のS2で即座に肯定判断されて処理はS3へ移行するが、後者の場合は、S2にて否定判断が継続され、動作モードはS1にて設定されたウェイトモードに維持される。
Here, as described above, the state where the force applied to the
以上の処理をモード判定コンピュータ7が実行することにより、身体支持追従装置1の動作モードは次のように遷移する。すなわち、図10に示すように、動作モードがウェイトモードに設定されている場合(S1)、各軸ブレーキがONで磁力がOFFとされる。そして、動作モードがウェイトモードに設定されているときに、末端アーム5(先端)に加わる力が1.5kgf(F1)以上またはトルクが10kgcm以上の状態が、100ms継続すると(S2:Y)、動作モードはフリーモードに設定される(S3)。
When the mode determination computer 7 executes the above processing, the operation mode of the
そして、動作モードがフリーモードに設定されているときに、末端アーム5(先端)の速度が1mm/s以下の状態が100ms継続すると(S4:Y)、動作モードはロックモードに設定される(S5)。動作モードがロックモードに設定されているときに、末端アーム5(先端)に加わる力が1.0kgf(F2)以下またはトルクが5.0kgcm以下の状態が、200ms継続すると(S6:Y)、動作モードはウェイトモードに設定される(S1)。 Then, when the operation mode is set to the free mode and the state where the speed of the end arm 5 (tip) is 1 mm / s or less continues for 100 ms (S4: Y), the operation mode is set to the lock mode ( S5). When the operation mode is set to the lock mode and the force applied to the end arm 5 (tip) is 1.0 kgf (F2) or less or the torque is 5.0 kgcm or less for 200 ms (S6: Y), The operation mode is set to the wait mode (S1).
このように、本実施形態では、医師が腕Aに加える力の状態とその継続時間とに応じて動作モードをウェイトモード→フリーモード→ロックモード→ウェイトモードの順に切り替えることができる。このため、動作モードを切り替えるためにスイッチ等を操作する必要がなく、医師は手術を円滑に行うことができる。しかも、3つのモードが一方通行で順次切り替わるので、医師にとって、装置の動作モードがどのモードに設定されているのかが直感的に分かりやすく、誤操作を減らすことができる。また、本実施形態では、前述のように、腕Aにそれ程力を加えなくてもその腕Aに末端アーム5を追従移動させることができ、末端アーム5に対する腕Aの着脱も容易であるので、極めて操作性に優れている。
As described above, in this embodiment, the operation mode can be switched in the order of the wait mode → free mode → lock mode → wait mode according to the state of the force applied by the doctor to the arm A and its duration. For this reason, it is not necessary to operate a switch etc. in order to switch an operation mode, and a doctor can perform an operation smoothly. Moreover, since the three modes are sequentially switched in a one-way manner, it is easy for the doctor to intuitively understand which mode is set as the operation mode of the apparatus, and it is possible to reduce erroneous operations. In the present embodiment, as described above, the
[第4実施形態]
また、動作モードの切替形態は、更に次のように種々の形態が考えられる。図11に示す第4実施形態の身体支持追従装置301は、モード判定コンピュータ7にフットスイッチ90が接続された点において第1実施形態と構成が異なり、それに応じてモード判定コンピュータ7の処理も図12に示すような処理となる。なお、本実施形態において、フットスイッチ90は他のスイッチに代えてもよい。また、図11,図12において、第3実施形態と同様に構成された箇所には図8,9で使用した符号を付して構成の詳細な説明を省略する。
[Fourth Embodiment]
Further, various modes of switching the operation mode are possible as follows. The body support follow-up
図12に示すように、この処理では、S1にて第3実施形態と同様に動作モードがウェイトモードに設定された後、S12にてフットスイッチ90が操作されたか否かが判断される。フットスイッチ90が操作されていない場合は(S12:N)、処理はS12にて待機することによってS1にて設定されたウェイトモードに動作モードが維持される。一方、フットスイッチ90が操作された場合は(S12:Y)、処理はS3へ移行し、動作モードが第1実施形態と同様のフリーモードに設定される。
As shown in FIG. 12, in this process, after the operation mode is set to the wait mode in S1, as in the third embodiment, it is determined whether or not the
動作モードがフリーモードに設定された後、末端アーム5(先端)の速度が1mm/s以下の状態が100ms継続すると(S4:Y)、S5にて動作モードがロックモードに設定される点は第3実施形態と同様である。但し、本実施形態では、前記状態が100ms継続していない場合(S4:N)、S17にてフットスイッチ90が操作されたか否かが判断され、フットスイッチ90が操作されていなければ(S17:N)、処理はS4へ戻る。このS4,S17からなるループ処理中は、フリーモードに動作モードが維持されるが、前記状態が100ms継続する前に(S4:N)、フットスイッチ90が操作されると(S17:Y)、処理は前述のS1へ移行して動作モードがウェイトモードに設定される。
After the operation mode is set to the free mode, if the state where the speed of the end arm 5 (tip) is 1 mm / s or less continues for 100 ms (S4: Y), the operation mode is set to the lock mode in S5. This is the same as in the third embodiment. However, in this embodiment, when the state does not continue for 100 ms (S4: N), it is determined whether or not the
一方、S5にて動作モードがロックモードに設定された場合、続くS16では、前述のS6と同様に、末端アーム5(先端)に加わる力が1.0kgf以下、または、末端アーム5に加わるトルクが5.0kgcm以下の状態が、200ms継続したか否かが判断される。そして、前記状態が200ms継続した場合は(S16:Y)、処理は前述のS3へ移行し、動作モードがフリーモードに設定される。
On the other hand, when the operation mode is set to the lock mode in S5, in the subsequent S16, the force applied to the end arm 5 (tip) is 1.0 kgf or less or the torque applied to the
すなわち、前述のように、末端アーム5に加わる力が1.0kgf以下となる状態は、医師が腕Aを動かそうとして自身の筋肉で腕Aを支えたことを示唆する状態であるので、本実施形態では、その状態の継続時に動作モードがフリーモードに設定される。一方、前記状態が200ms継続していない場合は(S16:N)、S18にてフットスイッチ90が操作されたか否かが判断され、フットスイッチ90が操作されていなければ(S18:N)、処理はS16へ戻る。このS16,S18からなるループ処理中は、ロックモードに動作モードが維持されるが、前記状態が200ms継続する前に(S16:N)、フットスイッチ90が操作されると(S18:Y)、処理は前述のS1へ移行して動作モードがウェイトモードに設定される。
That is, as described above, the state where the force applied to the
以上の処理をモード判定コンピュータ7が実行することにより、身体支持追従装置301の動作モードは次のように遷移する。すなわち、図13に示すように、動作モードがウェイトモードに設定されているときに、フットスイッチ90が操作されると(S12:Y)、動作モードはフリーモードに設定される(S3)。また、動作モードがフリーモード又はロックモードに設定されているときに、フットスイッチ90が操作されると(S17:Y又はS18:Y)、動作モードはウェイトモードに設定される。
When the mode determination computer 7 executes the above processing, the operation mode of the
また、動作モードがフリーモードに設定されているときに、末端アーム5(先端)の速度が1mm/s以下の状態が100ms継続すると(S4:Y)、動作モードはロックモードに設定される(S5)。そして、動作モードがロックモードに設定されているときに、末端アーム5(先端)に加わる力が1.0kgf以下またはトルクが5.0kgcm以下の状態が、200ms継続すると(S16:Y)、動作モードはフリーモードに設定される(S3)。 Further, when the operation mode is set to the free mode and the state where the speed of the end arm 5 (tip) is 1 mm / s or less continues for 100 ms (S4: Y), the operation mode is set to the lock mode ( S5). When the operation mode is set to the lock mode and the state where the force applied to the end arm 5 (tip) is 1.0 kgf or less or the torque is 5.0 kgcm or less continues for 200 ms (S16: Y), the operation is performed. The mode is set to the free mode (S3).
このように、本実施形態では、医師が腕Aに加える力の状態とその継続時間とに応じて動作モードをフリーモードとロックモードとの間で自動的に切り替えることができ、医師は、手術を円滑に行うことができる。 As described above, in this embodiment, the operation mode can be automatically switched between the free mode and the lock mode according to the state of the force applied to the arm A by the doctor and the duration time thereof, Can be performed smoothly.
しかも、フリーモードとロックモードとの間で動作モードを相互に切り替え可能な状態と、ウェイトモードとを、フットスイッチ90の操作によって切り替えることができる。このため、器具を取るときなどのように腕Aに末端アーム5を追従移動させたくないシーンや、特に重要な作業を行う場合で絶対に末端アーム5が移動して欲しくないシーンでは、フットスイッチ90の操作によって確実にウェイトモードに切り替えることができる。しかも、次にフットスイッチ90が操作されるまで、動作モードはウェイトモードに確実に維持されるので、医師に安心感を与えることができる。なお、本実施形態において、動作モードがウェイトモードに設定されているときにフットスイッチ90が操作された場合、動作モードがロックモードに設定されてもよい。
In addition, the state in which the operation mode can be switched between the free mode and the lock mode and the wait mode can be switched by operating the
[第5実施形態]
次に、本発明が適用された第5実施形態について、図14,図15を用いて説明する。なお、本実施形態は、第3施形態と同様に構成された身体支持追従装置1のモード判定コンピュータ7における処理を、図14に示すように変更した点において異なる。また、図14において、第3実施形態と同様に構成された箇所には図9で使用した符号を付して詳細な説明を省略する。
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS. In addition, this embodiment differs in the point which changed the process in the mode determination computer 7 of the body
本実施形態では、医師が腕Aを自身の筋肉で支えたことを判断するための末端アーム5に加わる力のしきい値をF3とし、医師が末端アーム5に腕Aを載せていないことを判断するための末端アーム5に加わる力のしきい値をF2とし、医師が末端アーム5を腕Aに追従移動させようとしたことを判断するための末端アーム5に加わる力のしきい値をF1とする。F1,F2,F3は、腕Aの自重≧F1>F3>F2>0の関係を満たすのが望ましく、例えば、F1=1.5kgf、F2=0.5kgf、F3=1.0kgfとすることができる。
In this embodiment, the threshold value of the force applied to the
図14に示すように、この処理は、S1→S2→S3→S4→S5の順で実行されるときの処理は、第3実施形態と同様である。但し、動作モードがフリーモードに設定された後(S3)、末端アーム5の速度が1mm/s以下の状態(以下、状態Aという)が100ms継続していない場合(S4:N)、末端アーム5に腕Aが載せられているか否かが、S27にて次のように判断される。
As shown in FIG. 14, the processing when this processing is executed in the order of
すなわち、S27では、末端アーム5(先端)に加わる力が0.5kgf(F2)以下、または、末端アーム5に加わるトルク(Ty)が前記F2に相当する1.5kgcm以下となった状態(以下、状態Bという)が、50ms継続したか否かが判断される。前記状態Bが50ms継続していない場合は(S27:N)、処理はS4へ戻り、このS4,S27からなるループ処理中は、フリーモードに動作モードが維持される。そして、前記状態Aが100ms継続する前に(S4:N)、前記状態Bが50ms継続した場合は(S27:Y)、処理はS1へ移行し、動作モードがウェイトモードに設定される。
That is, in S27, the force applied to the end arm 5 (tip) is 0.5 kgf (F2) or less, or the torque (Ty) applied to the
一方、S5にて動作モードがロックモードに設定された場合、続くS26では、前述のS6と同様に、末端アーム5(先端)に加わる力が1.0kgf(F3)以下、または、末端アーム5に加わるトルク(Ty)が前記F3に相当する5.0kgcm以下の状態が、200ms継続したか否かが判断される。そして、前記状態が200ms継続した場合は(S26:Y)、処理は前述のS3へ移行し、動作モードがフリーモードに設定される。本実施形態でも、第4実施形態と同様に、末端アーム5に加わる力が1.0kgf以下となる状態は医師が腕Aを動かそうとして自身の筋肉で腕Aを支えたことを示唆する状態であるので、その状態の継続時に動作モードがフリーモードに設定される。一方、前記状態が200ms継続していない場合は(S26:N)、処理はS26にて待機し、S5にて設定されたロックモードに動作モードが維持される。
On the other hand, when the operation mode is set to the lock mode in S5, in subsequent S26, the force applied to the end arm 5 (tip) is 1.0 kgf (F3) or less, or the
以上の処理をモード判定コンピュータ7が実行することにより、身体支持追従装置301の動作モードは次のように遷移する。すなわち、図15に示すように、動作モードがウェイトモードに設定されているときに、末端アーム5(先端)に加わる力が1.5kgf(F1)以上またはトルクが5kgcm以上の状態が、100ms継続すると(S2:Y)、動作モードはフリーモードに設定される(S3)。動作モードがフリーモードに設定されているときに、末端アーム5(先端)の速度が1mm/s以下の状態が100ms継続すると(S4:Y)、動作モードはロックモードに設定される(S5)。
When the mode determination computer 7 executes the above processing, the operation mode of the
また、動作モードがロックモードに設定されているときに、末端アーム5(先端)に加わる力が1.0kgf以下またはトルクが5.0kgcm以下の状態が、200ms継続すると(S26:Y)、動作モードはフリーモードに設定される(S3)。更に、動作モードがフリーモードに設定されているときに、末端アーム5(先端)に加わる力が0.5kgf(F2)以下またはトルクが1.5kgcm以下の状態が50ms継続すると(S27:Y)、動作モードはウェイトモードに設定される(S1)。 Further, when the operation mode is set to the lock mode and the state where the force applied to the end arm 5 (tip) is 1.0 kgf or less or the torque is 5.0 kgcm or less continues for 200 ms (S26: Y), the operation is performed. The mode is set to the free mode (S3). Furthermore, when the operation mode is set to the free mode, if the force applied to the end arm 5 (tip) is 0.5 kgf (F2) or less or the torque is 1.5 kgcm or less continues for 50 ms (S27: Y) The operation mode is set to the wait mode (S1).
このように、本実施形態では、医師が腕Aに加える力の状態とその継続時間とに応じて動作モードをウェイトモード,フリーモード,ロックモードの間で自動的に順に切り替えることができ医師は、手術を円滑に行うことができる。しかも、前記力の状態等に応じた切り替えは、ロックモードからフリーモードへの切り替えが可能であるので、医師は末端アーム5をより直感的、無意識的に動かすことができる。また、前記力の状態等に応じた切り替えは、フリーモードからウェイトモードへの切り替えも可能であるので、医師はより無意識的に素早く器具などの交換を行うことができる。
As described above, in this embodiment, the operation mode can be automatically switched in order between the wait mode, the free mode, and the lock mode in accordance with the state of the force applied to the arm A by the doctor and the duration time thereof. The operation can be performed smoothly. Moreover, since switching according to the state of the force or the like can be performed from the lock mode to the free mode, the doctor can move the
[発明特定事項との対応及び本発明の更なる変形例]
なお、前記各実施形態において、腕Aが身体部分に、末端アーム5が載置部に、多関節アーム3が支持部に、電磁石52が固定部に、軟質プラスチック薄膜61及び滅菌ドレープ63が薄膜に、バネ46,47及びカウンタウェイト48がバランス機構に、ブレーキ31A,32A,33Aがブレーキに、エンコーダ31B,32B,33B及び力センサ45が検出部に、モード切替ボタン91及びフットスイッチ90がスイッチに、モード判定コンピュータ7が判断手段及び切替手段に、それぞれ相当する。また、モード判定コンピュータ7の処理のうち、S1,S3,S5の処理が切替手段に、S2,S4,S6,S16,S26,S27の処理が判断手段に、それぞれ相当する。
[Correspondence with Invention Specific Items and Further Modifications of the Present Invention]
In each of the above embodiments, the arm A is the body part, the
また、本発明は前記各実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。例えば、支持部は載置部を一方向へのみ移動可能に支持してもよい。また、載置面と被載置面とは必ずしも互いに平面である必要はなく、互いに湾曲していてもよい。更に、軟質の薄膜としては、プラスチック以外にも、布等、種々の薄膜を使用することができる。固定部の構成も、前述のように電磁石52で磁性体57を固定する以外にも、静電気の利用やエアによる吸引等、種々の形態のものを採用することができる。また、医師が腕Aを動かそうとしているか否か等は、前記力又はトルク以外に、末端アーム5の位置、速度、若しくは加速度、又は、末端アーム5と腕Aと接触状態を検出することによって判断されてもよい。
The present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention. For example, the support unit may support the placement unit so as to be movable only in one direction. Further, the placement surface and the placement surface do not necessarily have to be flat with each other, and may be curved with respect to each other. Furthermore, as the soft thin film, various thin films such as cloth can be used besides plastic. In addition to fixing the
1,101,201,301…身体支持追従装置 3…多関節アーム
5…末端アーム 7…モード判定コンピュータ
31,32,33,34,35…関節 31A,32A,33A…ブレーキ
31B,32B,33B…エンコーダ 45…力センサ
46…バネ 48…カウンタウェイト 51…アームフォルダ
51A…傾斜面 51B…被載置面 52…電磁石
55…装具 56…バンド 57…磁性体
57A…載置面 61…軟質プラスチック薄膜 63…滅菌ドレープ
90…フットスイッチ 91…モード切替ボタン A…腕
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101,201,301 ...
Claims (9)
前記身体部分に装着された装具(55)の硬質の載置面(57A)が硬質の被載置面(51B)に載置される載置部(5)と、
少なくとも1つの関節(31,32,33,34,35)を有してその関節で屈曲することにより、前記載置部を移動可能に支持する支持部(3)と、
前記載置部に設けられ、前記被載置面を前記載置面に固定することで、当該載置部を前記支持部から加わる抵抗に抗して前記身体部分及び前記装具の移動に追従移動させる固定部(52)と、
前記支持部の少なくとも1つの前記関節における屈曲を抑制することにより、前記載置部の移動を制限するブレーキ(31A,32A,33A)と、
前記固定部及び前記ブレーキを制御して、前記固定部により前記載置部に前記装具を固定し、かつ、前記ブレーキによる前記載置部の移動の制限を解除する動作モードをフリーモードとし、前記固定部による前記装具の固定を解除し、かつ、前記ブレーキにより前記載置部の移動を制限する動作モードを制限モードとして、動作モードを少なくとも前記フリーモード又は前記制限モードに切り替える切替手段(7,S1,S3,S5)と、
前記被載置面と前記載置面との間に配設された軟質の薄膜(61,63)と、
を備えたことを特徴とする身体支持追従装置。 A body support follow-up device (1, 101, 201, 301) for supporting a worker's body part (A),
A placement portion (5) in which the hard placement surface (57A) of the appliance (55) attached to the body part is placed on the hard placement surface (51B);
A support portion (3) that has at least one joint (31, 32, 33, 34, 35) and bends at the joint to support the placement portion movably,
Provided in the mounting section, by fixing the mounting surface to the mounting surface, the mounting section moves following the movement of the body part and the appliance against resistance applied from the support section. A fixing part (52) to be caused;
A brake (31A, 32A, 33A) for restricting movement of the mounting portion by suppressing bending of at least one of the joints of the support portion;
An operation mode for controlling the fixing unit and the brake, fixing the appliance to the mounting unit by the fixing unit, and releasing the restriction of the movement of the mounting unit by the brake is a free mode, Switching means (7, 7) for switching the operation mode to at least the free mode or the restriction mode, with the operation mode for releasing the fixation of the appliance by the fixing part and restricting the movement of the placement unit by the brake as the restriction mode. S1, S3, S5),
Soft thin films (61, 63) disposed between the mounting surface and the mounting surface;
A body support follower characterized by comprising:
前記装具の前記載置面には、磁性体(57)が取り付けられ、
前記薄膜は非磁性の薄膜であることを特徴とする請求項1又は2に記載の身体支持追従装置。 The fixed portion includes an electromagnet,
A magnetic body (57) is attached to the placement surface of the orthosis,
The body support follower according to claim 1, wherein the thin film is a nonmagnetic thin film.
更に備えたことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の身体支持追従装置。 Directly or indirectly exerting a force on the mounting portion, the support portion, or the fixing portion, and the force applied to the mounting portion, the supporting portion, and the fixing portion is directly or directly on the mounting portion. By directly balancing what is acting indirectly, the placement part is directly connected to the placement part among the weight of the placement part, the weight of the fixing part, the weight of the brace, and the weight of the body part. Or a balance mechanism (46, 47, 48) that supports against indirectly acting ones,
The body support follower according to claim 1, further comprising:
更に備え、
前記切替手段は、前記スイッチの操作状態に応じて動作モードを切り替えることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の身体支持追従装置。 Switches (90, 91) operated by other body parts of the operator,
In addition,
The body support follow-up device according to claim 1, wherein the switching unit switches an operation mode according to an operation state of the switch.
該検出部の検出結果に基づき、前記身体部分が前記載置部又は前記固定部を移動させようとしているか否かを判断する判断手段(7,S2,S4,S6,S16,S26,S27)と、
を更に備え、
前記切替手段は、前記身体部分が前記載置部又は前記固定部を移動させようとしていると前記判断手段が判断した場合は動作モードを前記フリーモードに、前記身体部分が前記載置部又は前記固定部を移動させようとしていないと前記判断手段が判断した場合は動作モードを前記制限モードに、それぞれ切り替えることを特徴とする請求項6に記載の身体支持追従装置。 The force applied from the body part and the orthosis to the mounting part or the fixing part, the torque applied from the body part and the orthosis to the mounting part or the fixing part, the acceleration of the mounting part or the fixing part, the front Detecting at least one of the speed of the placement unit or the fixing unit, the position of the mounting unit or the fixing unit, or the contact between the mounting unit or the fixing unit and the body part or the orthosis Detectors (31B, 32B, 33B, 45) to perform,
Judging means (7, S2, S4, S6, S16, S26, S27) for judging whether or not the body part is going to move the mounting part or the fixing part based on the detection result of the detecting part; ,
Further comprising
When the determination means determines that the body part is about to move the placement part or the fixing part, the switching means sets the operation mode to the free mode, and the body part is the placement part or the The body support follow-up device according to claim 6, wherein when the determination unit determines not to move the fixed part, the operation mode is switched to the restriction mode.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013083073A JP2014204793A (en) | 2013-04-11 | 2013-04-11 | Body support tracking device |
US14/249,472 US9486289B2 (en) | 2013-04-11 | 2014-04-10 | Apparatus for supporting and following movement of a part of person's body |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013083073A JP2014204793A (en) | 2013-04-11 | 2013-04-11 | Body support tracking device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014204793A true JP2014204793A (en) | 2014-10-30 |
Family
ID=51686150
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013083073A Pending JP2014204793A (en) | 2013-04-11 | 2013-04-11 | Body support tracking device |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9486289B2 (en) |
JP (1) | JP2014204793A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016158837A1 (en) * | 2015-03-27 | 2016-10-06 | 株式会社デンソー | Body follow-up support apparatus |
JP7444720B2 (en) | 2020-07-13 | 2024-03-06 | 東朋テクノロジー株式会社 | Body support tracking device |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014204794A (en) * | 2013-04-11 | 2014-10-30 | 株式会社デンソー | Status display device for body support tracking apparatus, and body support tracking apparatus |
JP6290662B2 (en) * | 2014-03-12 | 2018-03-07 | 株式会社デンソー | Arm support device |
JP1541565S (en) * | 2015-04-02 | 2016-01-18 | ||
JP1541566S (en) * | 2015-04-02 | 2016-01-18 | ||
USD830913S1 (en) * | 2015-04-02 | 2018-10-16 | Denso Corporation | Arm rest apparatus |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10272163A (en) * | 1997-03-31 | 1998-10-13 | Mitaka Koki Co Ltd | Balance chair |
US5871017A (en) * | 1996-10-15 | 1999-02-16 | Mayer; Paul W. | Relative motion cancelling platform for surgery |
JP2009291363A (en) * | 2008-06-04 | 2009-12-17 | Shinshu Univ | Moving device |
JP2010005208A (en) * | 2008-06-27 | 2010-01-14 | Nipro Corp | Blood collection base |
JP2010201025A (en) * | 2009-03-04 | 2010-09-16 | Toyokuni:Kk | Arm support device for surgery |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2614558A (en) * | 1950-04-01 | 1952-10-21 | Lovell Edgar Sherburne | Fracture supporting device |
US3390477A (en) * | 1966-05-25 | 1968-07-02 | Jack O. Galbraith | Supporting device for sighting firearms |
US3698791A (en) * | 1971-04-19 | 1972-10-17 | Xerox Corp | Drape for operating microscope |
US6923505B2 (en) * | 2003-07-01 | 2005-08-02 | The Regents Of The University Of California | Ergonomically neutral arm support system |
US20050029413A1 (en) * | 2003-08-08 | 2005-02-10 | Bryant Jimmy R. | Wrist and forearm support for steadying an aim |
US7337483B2 (en) * | 2004-01-23 | 2008-03-04 | Allen Medical Systems, Inc. | Surgical positioning apparatus |
US7469866B2 (en) * | 2004-12-09 | 2008-12-30 | Thompson Tyler M | Appliance for the handicapped |
US9125652B2 (en) * | 2011-09-27 | 2015-09-08 | Carl Zeiss Meditec, Inc. | Drape for a surgical microscope |
JP5848203B2 (en) * | 2012-07-13 | 2016-01-27 | 株式会社デンソー | Body support device |
JP6290662B2 (en) * | 2014-03-12 | 2018-03-07 | 株式会社デンソー | Arm support device |
-
2013
- 2013-04-11 JP JP2013083073A patent/JP2014204793A/en active Pending
-
2014
- 2014-04-10 US US14/249,472 patent/US9486289B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5871017A (en) * | 1996-10-15 | 1999-02-16 | Mayer; Paul W. | Relative motion cancelling platform for surgery |
JPH10272163A (en) * | 1997-03-31 | 1998-10-13 | Mitaka Koki Co Ltd | Balance chair |
US5927815A (en) * | 1997-03-31 | 1999-07-27 | Mitaka Kohki Co., Ltd. | Balancing chair |
JP2009291363A (en) * | 2008-06-04 | 2009-12-17 | Shinshu Univ | Moving device |
JP2010005208A (en) * | 2008-06-27 | 2010-01-14 | Nipro Corp | Blood collection base |
JP2010201025A (en) * | 2009-03-04 | 2010-09-16 | Toyokuni:Kk | Arm support device for surgery |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016158837A1 (en) * | 2015-03-27 | 2016-10-06 | 株式会社デンソー | Body follow-up support apparatus |
JP2016185225A (en) * | 2015-03-27 | 2016-10-27 | 株式会社デンソー | Body support tracking device |
JP7444720B2 (en) | 2020-07-13 | 2024-03-06 | 東朋テクノロジー株式会社 | Body support tracking device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20140306086A1 (en) | 2014-10-16 |
US9486289B2 (en) | 2016-11-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2014204793A (en) | Body support tracking device | |
JP6398833B2 (en) | Body support follower | |
JP5848203B2 (en) | Body support device | |
JP2014204794A (en) | Status display device for body support tracking apparatus, and body support tracking apparatus | |
JP6133756B2 (en) | Arm support device | |
JP5213166B2 (en) | Mobile device | |
US20240139933A1 (en) | Device and method for controlled motion of a tool | |
US9038212B2 (en) | Transfer assistance device and operation method therefor | |
US10441880B2 (en) | Handheld controller with spring-biased third finger button assembly | |
JP6358463B2 (en) | Master device for master-slave device, control method therefor, and master-slave device | |
US11534253B2 (en) | Interventional procedure handle unit, interventional procedure master device using same, and remote interventional procedure system using same | |
KR101276920B1 (en) | Power assist control method, power assist controller and reposition device | |
JP2000246674A (en) | Inner force sense presenting device | |
US10534433B1 (en) | Wearable haptic devices with jamming assemblies for haptic jamming | |
KR20220167392A (en) | Input devices and electronic device input systems | |
JP3413594B2 (en) | Finger operating device and arm operating device using the finger operating device | |
JP7123651B2 (en) | movement aid | |
JP7361446B1 (en) | controller support | |
JP2017185095A (en) | Retention device and supporting and tracking device | |
JP6439737B2 (en) | Support follower | |
KR20200059592A (en) | Tactile feedback apparatus and virtual practice apparatus for dental clinic using the same | |
JPH06214652A (en) | Maneuvering device | |
JP2005199368A (en) | Master/slave tool for minute work | |
WO2015128543A1 (en) | Utility device controller |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20151215 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20151215 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20161121 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20161129 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20170530 |